Chaos and its Degradation-Promoting-Based Control in an Antithetic Integral Feedback Circuit
Julkaisuvuosi
2022
Tekijät
Zand, Armin M.; Tavazoei, Mohammad Saleh; Kuznetsov, Nikolay V.
Tiivistelmä
This letter deals with a novel variant of antithetic integral feedback controller (AIFC) motifs which can feature robust perfect adaptation, a pervasive (desired) ability in natural (synthetic) biomolecular circuits, when coupled with a wide class of process networks to be regulated. Using the separation of timescales in the proposed kind of AIFC, here we find a reducedorder controller that captures the governing slow part of the original solutions under suitable assumptions. Inspired by R(ossler systems, we then make use of such a simpler controller to show that the antithetic circuit can exhibit chaotic behaviors with strange attractors, where the bifurcation from a homeostatic state to chaotic orbits can happen, e.g., when considering saturated Hill-type reactions for the actuation. Addition of degradation terms to the controller species, whether naturally due to dilution or exogenously using protein tags, is showcased by simulation results to be an effective solution in suppressing deterministic chaos and aperiodic oscillations. In the same vein, we recapitulate the recently introduced antithetic rein IFC motif and confirm that the promotion of degradation by a rein mechanism also can control chaos and improve the stability of closed-loop circuit.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Jyväskylän yliopisto
Kuznetsov Nikolay
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Volyymi
6
Sivut
1622-1627
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
1
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Ei
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Muut tiedot
Tieteenalat
Matematiikka; Sähkö-, automaatio- ja tietoliikennetekniikka, elektroniikka
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Julkaisumaa
Yhdysvallat (USA)
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Kyllä
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1109/LCSYS.2021.3129320
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä